Fundição de precisão (cera perdida)

Cópia em cera revestida de cerâmica, derretida e depois preenchida com metal

A fundição de precisão, também chamada de fundição por cera perdida, copia uma peça em cera, reveste a cera de cerâmica, derrete a cera e vaza metal na casca oca. Pás de turbinas de motores a jato, cabeças de tacos de golfe e implantes de quadril são feitos assim. Você obtém peças quase prontas com detalhes finos, em quase qualquer liga.

Foto: 5oclockhustle, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Fundição de precisão · da árvore de cera às peças prontasLeia a linha de cima e depois a de baixo; os números circulados correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Faça cópias em cera. A cera é injetada em uma matriz de metal (um molde reutilizável) para fazer um modelo, uma cópia exata da peça em cera. Cada peça fundida precisa do seu próprio modelo.
Monte uma árvore. Muitos modelos são colados em um canal de cera central (canal de alimentação), formando uma "árvore" que pode ter de algumas a dezenas de peças.
Revista de cerâmica. A árvore é mergulhada em uma lama cerâmica (uma mistura cremosa de pó fino de cerâmica e ligante líquido), polvilhada com areia fina e seca. Isso se repete cerca de 6 a 10 vezes, até a casca ter vários milímetros de espessura.
Derreta a cera. A casca é virada de cabeça para baixo e aquecida, normalmente em uma autoclave a vapor (um forno de vapor pressurizado) ou em um forno quente. A cera escorre, muitas vezes para ser reutilizada, deixando um molde oco de peça única.
Queime e depois vaze. A casca é queimada, muitas vezes a cerca de 1000 °C, para ficar resistente e queimar a última cera. O metal é vazado enquanto a casca ainda está quente, então as seções finas se enchem antes de o metal solidificar.
Quebre para tirar as peças. Depois de esfriar, a casca é removida com marteladas, vibração ou jatos de água. As peças são cortadas da árvore, e os tocos dos canais de entrada (onde cada peça se ligava à árvore) são esmerilhados até ficarem lisos.

Dados-chave

Materiais: Aços e aços inoxidáveis, superligas de níquel e cobalto, titânio, alumínio, ligas de cobre, ouro e prata
Peças típicas: Pás de turbina, cabeças de tacos de golfe, implantes de quadril e joelho, rotores de bombas, peças de armas de fogo e de fechaduras, joias
Tamanho da peça: Normalmente de alguns gramas a alguns quilogramas; fundições especializadas passam de 100 kg
Precisão: Cerca de ±0,1 a ±0,25 mm em detalhes pequenos, aproximadamente ±0,5% de uma dimensão
Acabamento superficial: Lisa: Ra (rugosidade média) cerca de 1,5 a 3 µm
Tamanho de lote adequado: De centenas a centenas de milhares de peças por ano; também peças únicas de arte e joalheria
Custo de ferramental e máquinas: Matrizes de injeção de cera custam de alguns milhares a dezenas de milhares de dólares; modelos impressos em 3D dispensam a matriz em protótipos
Velocidade: De dias a semanas por lote, na maior parte esperando as camadas da casca secarem; muitas árvores são processadas em paralelo

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Detalhes muito finos e superfícies lisas, muitas vezes com pouca usinagem
Funciona com ligas de alto ponto de fusão, como superligas e aço inoxidável
Formas complexas em uma só peça, com pouca ou nenhuma costura
Pouco desperdício: canais e massalotes são refundidos

Limites

Mais etapas e mão de obra, então cada peça custa mais que uma fundição em areia
As peças são em geral pequenas; as grandes ficam difíceis e caras
Um novo modelo de cera e uma nova casca são consumidos para cada peça
Prazo longo, de dias a semanas

Onde é usado

AeroespacialPás e palhetas de turbina, suportes estruturais, peças de sistema de combustível
MedicinaImplantes de quadril e joelho, instrumentos cirúrgicos
EsportesCabeças de tacos de golfe
AutomotivoRotores de turbocompressor, balancins, pequenas peças de válvulas
IndústriaRotores de bombas, corpos de válvulas, alavancas e suportes
Arte e joalheriaEsculturas de bronze, anéis, coroas e pontes dentárias

Como reconhecê-lo

Detalhes nítidos, letras bem definidas e uma superfície lisa e levemente acetinada, mesmo em cantos ocultos.
Sem costura de molde, ou só uma linha muito leve deixada pela matriz de cera.
Um pequeno ponto plano e esmerilhado onde a peça foi cortada da árvore (a marca do canal de entrada).
Uma forma complexa feita em uma só peça que de outro modo precisaria de várias peças usinadas.

Compare com

Fundição em areia1.1mais barata e boa para peças muito grandes, mas muito mais rugosa e menos precisa.Fundição sob pressão1.4muito mais rápida e barata por peça em alto volume, mas limitada a metais de ponto de fusão mais baixo, como alumínio e zinco.Fundição de cristal único1.8uma forma especial de fundição de precisão que faz crescer cada pá de turbina como um único cristal.

Assista

RAPID DIRECT · Uma explicação animada, passo a passo, de todo o processo

Paul Hamler · O processo completo feito à mão, da cera ao metal

SIMIS · Robôs mergulhando árvores de cera em lama e areia para construir cascas

Dean Group International Ltd · Uma fundição real: árvores, vazamento e remoção da casca

Veja fotos reais

Wikipedia: Fundição de precisão — uma casca para o rotor de um turbocompressor, o interior de uma casca e a peça pronta
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

Cada peça precisa de uma nova cópia em cera e de uma nova casca cerâmica.
Derreter a cera deixa um molde de peça única sem costura, então o detalhe é excelente.
Precisa e lisa, mas mais lenta e mais cara por peça do que a fundição em areia.